地鐵智慧車站的內(nèi)涵和實(shí)踐途徑研究

羅銅

中國水利水電第十四工程局有限公司 云南 昆明 650200

1 智慧車站的基礎(chǔ)內(nèi)涵

智慧車站源自“智慧地球”理論的提出，其根本在于 “智慧”、“地鐵”二者的有機(jī)結(jié)合。所謂智慧，就是分析、判斷、發(fā)明、創(chuàng)造事物的本領(lǐng)。而“地鐵”則是人們在日常生產(chǎn)生活中為了達(dá)到某種目的，利用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)所創(chuàng)造出來的現(xiàn)代化交通運(yùn)輸工具。它不僅具有一般交通的共性特征，還體現(xiàn)著其自身獨(dú)特的本質(zhì)特性。因此智慧地鐵的實(shí)質(zhì)內(nèi)涵可以理解為一種讓地鐵具有人類決策、學(xué)習(xí)、創(chuàng)新與交互能力的全新地鐵位移服務(wù)系統(tǒng)。該服務(wù)系統(tǒng)的核心在于通過以新一代思想、觀念與技術(shù)為輔助，以獲取足夠信息為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，重構(gòu)地鐵系統(tǒng)中人與列車，設(shè)施設(shè)備與管理系統(tǒng)等要素間的內(nèi)在聯(lián)系，把人類從繁重的地鐵驅(qū)動(dòng)工作中解脫出來，由被動(dòng)服務(wù)走向智能服務(wù)。

2 當(dāng)代地鐵智慧車站的現(xiàn)狀分析

近年來智慧城市建設(shè)步伐加快，軌道交通在城市公共交通中占據(jù)著重要地位并擔(dān)負(fù)著重要社會(huì)責(zé)任，而車站是軌道交通關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，其智能化的水平將直接反映城市的實(shí)際發(fā)展情況。建設(shè)智慧車站一方面改善旅客服務(wù)體驗(yàn)，利用新技術(shù)、新設(shè)備讓旅客乘地鐵時(shí)感受更加舒適的乘車環(huán)境、更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，另一方面建設(shè)智慧車站也是為了提高站內(nèi)機(jī)電設(shè)備管理水平、實(shí)現(xiàn)站內(nèi)綜合監(jiān)控系統(tǒng)功能升級、增強(qiáng)設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行能力、提高站內(nèi)人工作效率。因此，如何做好智慧車站建設(shè)與管理工作成為當(dāng)前需要重點(diǎn)思考的內(nèi)容之一。但目前我國地鐵智慧車站還存在著許多問題等待改善。

首先，當(dāng)代地鐵智慧車站的建設(shè)程序多、強(qiáng)度大、工作重，一些站內(nèi)的巡視和設(shè)備的巡視工作量較大，占據(jù)了工作人員絕大部分的工作時(shí)間。工作人員的人均勞動(dòng)強(qiáng)度高。例如站內(nèi)的電扶梯和卷簾門機(jī)電設(shè)備啟閉目前都是站內(nèi)運(yùn)營工作人員到現(xiàn)場進(jìn)行作業(yè)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低。隨著列車速度不斷提高，對供電可靠性要求越來越高，而在現(xiàn)有線路條件下采用人工巡檢方式已經(jīng)很難滿足運(yùn)輸安全生產(chǎn)需要。同時(shí)由于行車組織復(fù)雜、檢修任務(wù)繁重也使鐵路調(diào)度指揮困難。今后隨著新線車站建設(shè)數(shù)量增多，需要更多的人工到站維護(hù)和檢修，而現(xiàn)有的人工到站方式主要是在車站附近的商用地上完成，不僅增加了車站運(yùn)營人員的工作強(qiáng)度，也不利于實(shí)現(xiàn)車站人員“一崗多用”目標(biāo)。

為提高站內(nèi)作業(yè)的執(zhí)行效率，提升車站機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的集成度，相關(guān)工作人員需要對既有的線路進(jìn)行狀態(tài)查詢和控制操作，而現(xiàn)有技術(shù)中只能通過個(gè)體終端完成這些操作，存在操作效率低、成本高的問題。對既有車站進(jìn)行的改造升級，能夠有效滿足智慧車站的建設(shè)需求。

在此背景下，如何對既有系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行改造升級，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理和檢修維保向智能化、自助化發(fā)展成為等待解決的問題。“人機(jī)一體”的匹配技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建出了智慧車站的信息化管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括站務(wù)子系統(tǒng)和運(yùn)維管理子系統(tǒng)兩個(gè)功能模塊。通過智慧升級實(shí)現(xiàn)智能廁所和人臉識(shí)別出入口的遠(yuǎn)程控制功能以及視頻檢測駐留人員配備情況、全站廣播、智能一鍵開關(guān)站等功能，滿足早間和晚高峰時(shí)段乘客服務(wù)需求，提高列車運(yùn)行效率，提升列車服務(wù)質(zhì)量水平，為乘客提供更加舒適、便捷、高效的出行環(huán)境，促進(jìn)列車安全準(zhǔn)點(diǎn)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)營的高效化、自動(dòng)化和可視化。

地鐵車站客運(yùn)業(yè)務(wù)流程復(fù)雜，傳統(tǒng)的人工處理已經(jīng)不能滿足乘客需求，需要引入智能化的技術(shù)手段來提高服務(wù)水平和效率，同時(shí)也要考慮到不同設(shè)備制式帶來的安全問題以及應(yīng)對突發(fā)事件時(shí)可能造成的損失。隨著智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，智慧車站已成為未來城市軌道交通的發(fā)展趨勢之一。目前國內(nèi)各大城市都在進(jìn)行地鐵信息化系統(tǒng)的試點(diǎn)和推廣工作，并取得了一定成效。所以對地鐵智慧車站的建設(shè)進(jìn)行研究就顯得尤為重要了。

3 地鐵智慧車站的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

3.1 三維熱力圖的渲染

三維熱力圖渲染是通過BIM模式熱影像及視頻相結(jié)合的方式，實(shí)時(shí)反饋交通堵塞狀況，掌握故障具體出現(xiàn)的點(diǎn)位，從而及時(shí)安排檢修人員前去維修[1]。利用圖像處理技術(shù)，可實(shí)時(shí)識(shí)別該區(qū)域人流密度，流向，速度等信息，結(jié)合BIM站點(diǎn)模型數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)反饋人流密度情況。此外，該系統(tǒng)還能通過5G網(wǎng)絡(luò)電話動(dòng)態(tài)測量信息，從電信運(yùn)營商基站檢索，經(jīng)解碼分析，獲取電話當(dāng)前掃頻信息，依據(jù)AFC系統(tǒng)獲取出入及過往人流情況，提供實(shí)時(shí)人流監(jiān)測功能，結(jié)合實(shí)時(shí)及歷史情況來分析動(dòng)態(tài)的人流情況，對可能發(fā)生的大規(guī)模人流做出提前預(yù)測，利于指揮員制定合理的交通組織策略，以提高交通組織效率。

3.2 基于三維情景定位技術(shù)的人員流動(dòng)監(jiān)控方法

三維情景定位技術(shù)能夠在人流量大的車站及時(shí)掌握每一位工作人員的具體位置，以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度與管理。目前調(diào)度員只能實(shí)時(shí)查看監(jiān)控內(nèi)的乘客，同時(shí)可查看照片數(shù)量有限。當(dāng)某線路突然出現(xiàn)大流量時(shí)，調(diào)度人員只能憑自身經(jīng)驗(yàn)決定操作控制方案，而該系統(tǒng)通過移動(dòng)通信，圖像處理獲取重要乘客信息，根據(jù)實(shí)時(shí)乘客信息，啟動(dòng)對應(yīng)應(yīng)急方案，對乘客疏散現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

基于三維情景定位技術(shù)的人員流動(dòng)監(jiān)控方法可以有效獲取線路運(yùn)行信息，通過接入鐵路信號(hào)及ATS來實(shí)時(shí)獲取列車的運(yùn)行信息，把握列車運(yùn)行動(dòng)態(tài)，從而針對站內(nèi)周圍地點(diǎn)不同客流場景來適時(shí)調(diào)整組織策略。此外，該系統(tǒng)還可以按照不同的應(yīng)急預(yù)案方式，使用可視化BIM展示出入口啟閉狀態(tài)，使用藍(lán)牙定位技術(shù)為站內(nèi)模型提供站內(nèi)人員位置功能，動(dòng)態(tài)布置欄桿的啟閉位置，

3.3 建立智慧運(yùn)控平臺(tái)

當(dāng)前設(shè)備維護(hù)工作面臨著設(shè)備眾多、制式多樣、分布范圍廣，并且資源利用率低；等問題。設(shè)備專業(yè)間彼此獨(dú)立又自成體系，關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，但故障波及范圍卻很廣。智慧車站的理論實(shí)踐對于協(xié)同管理的需求很高，因此相關(guān)行業(yè)人員應(yīng)構(gòu)建全專業(yè)一體的智慧運(yùn)控平臺(tái)，促進(jìn)傳統(tǒng)的人力物力疊加式檢修方式向智能化轉(zhuǎn)變。現(xiàn)有智慧運(yùn)控平臺(tái)僅實(shí)現(xiàn)了對門、照明和廣播的開關(guān)聯(lián)動(dòng)控制功能[2]。但是構(gòu)建智能化運(yùn)控平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)高效的故障報(bào)警及處理功能，實(shí)時(shí)監(jiān)測車站環(huán)境和客流情況，通過對這些信息進(jìn)行有效的分析與處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、檢索、顯示、查詢、統(tǒng)計(jì)、分析及展示等多種功能，并可根據(jù)用戶需求對其進(jìn)行進(jìn)一步的分類、整理和歸納，從而達(dá)到信息的整合和梳理以及資源的綜合再利用；實(shí)現(xiàn)了站內(nèi)機(jī)電設(shè)備的“無人化”操作。此外，還需要提升運(yùn)維人員對各類設(shè)備運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)掌控能力。通過智能化的數(shù)據(jù)分析與處理功能，及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀況。管理人員要及時(shí)對設(shè)備進(jìn)行巡邏檢修，降低設(shè)備故障率，減少維修成本。管家式一體化應(yīng)用功能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對車站運(yùn)營各方面信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理，提高了設(shè)備維保效率，通過直觀的圖表形式為車站管理者在日常運(yùn)營過程中的場景控制及運(yùn)營決策提供科學(xué)有效的判斷依據(jù)。

一體化車控室內(nèi)設(shè)置有對盤、臨窗工作臺(tái)、打印臺(tái)、多功能組合柜和隔斷墻等設(shè)備，具有良好的通風(fēng)散熱功能，并可根據(jù)乘客需求進(jìn)行靈活布置，形成了獨(dú)特的整體裝修風(fēng)格，是城市中不可或缺的重要組成部分，對于打造高效舒心的地鐵車站形象具有重要意義。此外，一體化車控區(qū)不僅可以為工作人員提供良好的工作環(huán)境；而且有利于提高工作效率。一體化車控室內(nèi)還設(shè)置了應(yīng)急操作相關(guān)設(shè)備，以減少值班員的誤操作概率。目前，我國大部分地鐵站都存在著諸如交通安全、調(diào)度等方面的問題，這些問題不僅影響到車站的正常運(yùn)營，也給車站的日常運(yùn)營管理帶來一定困難，因此，對車站的運(yùn)營管理工作提出更高要求。這套網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)服務(wù)器組成，每個(gè)服務(wù)器都有獨(dú)立的IP地址和網(wǎng)絡(luò)地址。一旦某個(gè)服務(wù)器出現(xiàn)故障或者其他原因?qū)е履骋慌_(tái)或某臺(tái)服務(wù)器不能正常運(yùn)行時(shí)，就會(huì)影響到全局的運(yùn)營秩序。

地鐵站的調(diào)度系統(tǒng)主要是對車站的客流信息進(jìn)行采集，并將采集到的客流數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，預(yù)測未來15分鐘內(nèi)的客流情況，幫助指揮員及時(shí)調(diào)整當(dāng)日的運(yùn)營組織和工作計(jì)劃，制定出合理的客流應(yīng)急管理計(jì)劃；同時(shí)還能根據(jù)實(shí)時(shí)采集到的車輛稱重信息計(jì)算出列車通行能力；在此基礎(chǔ)上，通過對客流進(jìn)行分析和預(yù)測，進(jìn)而確定線路的運(yùn)輸能力，為乘客提供安全的疏散通道。這對于減少乘客等車時(shí)間以及提高運(yùn)輸效率有著非常重要的作用。另外，由于該系統(tǒng)對交通影響小，因此可實(shí)現(xiàn)更多城市軌道交通項(xiàng)目的運(yùn)營。

4 地鐵智慧車站理論的實(shí)踐途徑概述

4.1 智能化客服中心

客服中心是解決乘客乘坐問題的最大負(fù)責(zé)點(diǎn)位，而在地鐵智慧車站內(nèi)，智能客服中心集人工智能，語音識(shí)別于一體，以知識(shí)圖譜為基礎(chǔ)創(chuàng)建智能交互系統(tǒng)與自助服務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)票務(wù)服務(wù)辦理，票卡信息查詢，智能問詢以及票卡充值與退票功能。在智能化的客服中心，查詢設(shè)備可以利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，及時(shí)有效地解決各種游客的問題，從而提升服務(wù)質(zhì)量。智能客服中心由人工模式和自助模式兩種模式組成，供旅客選擇使用，并在匯入站點(diǎn)現(xiàn)有地鐵站周圍商業(yè)，交通，線網(wǎng)地圖，票價(jià)體系，票種介紹和運(yùn)營時(shí)刻表后，對旅客進(jìn)行全面的信息查詢，使站點(diǎn)服務(wù)自助化，智能化和人性化[3]。

4.2 站內(nèi)智能移動(dòng)機(jī)器人

智能移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)目前在各個(gè)行業(yè)興起，因此在地鐵智慧車站中也可使用此類技術(shù)提高乘客的乘坐體驗(yàn)。智能移動(dòng)機(jī)器人通過語音交互可提供簡易問詢服務(wù)，主要包括換乘路徑，地鐵票價(jià)與票務(wù)政策，線網(wǎng)首末班車問詢，出入口信息問詢，地鐵站衛(wèi)生間與無障礙電梯選址問詢等業(yè)務(wù)。此外，智能移動(dòng)機(jī)器人可在長距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)紅外線對體溫的快速檢測，遇有體溫不正常的乘客時(shí)，自動(dòng)鎖定執(zhí)行人臉識(shí)別；同時(shí)還可以將圖像信息上傳至后臺(tái)，從而提高一些突發(fā)事件的處理效率。

4.3 人臉識(shí)別通過閘

人臉識(shí)別技術(shù)已經(jīng)十分成熟，在地鐵智慧車站中使用人臉識(shí)別可以有效提高工作人員的工作效率。此類技術(shù)通過采集和提取過往工作人員的臉部數(shù)據(jù)，并與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的工作人員進(jìn)行匹配分析，以判斷工作人員身份，達(dá)到以臉代卡的目的，提升車站閘機(jī)通行效率[4]。此外，此類技術(shù)還可以用來針對乘客信息的識(shí)別問題，設(shè)計(jì)基于人臉識(shí)別技術(shù)和二維碼掃描技術(shù)的智能檢票系統(tǒng)。利用攝像頭捕捉乘客面部特征圖像，并將其輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行圖像匹配計(jì)算，完成身份證識(shí)讀操作。旅客在屏幕上通過時(shí)幾乎不需要逗留，旅客直接進(jìn)入車站，有效地提升了運(yùn)營效率。

4.4 車廂擁擠度的顯示

對于乘客來說，最害怕的就是乘坐過程中的擁擠問題，而本功能通過采用圖像處理技術(shù)及統(tǒng)計(jì)識(shí)別，對列車車廂區(qū)域人群密度進(jìn)行分析，將其量化到多個(gè)級別。此外，該系統(tǒng)可根據(jù)不同的監(jiān)控場景自動(dòng)劃分人群密度分析區(qū)域，實(shí)現(xiàn)對人群密度的實(shí)時(shí)監(jiān)測與管理，從而實(shí)現(xiàn)對人群密度等級進(jìn)行智能化的識(shí)別及排序。此外，車廂內(nèi)客流密度等級數(shù)據(jù)也可通過車地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)傳送到地面旅客信息系統(tǒng)中，指引下站旅客到客流密度較小的車廂內(nèi)等候，增加了乘車舒適度。

5 結(jié)束語

國內(nèi)地鐵交通重點(diǎn)仍在于運(yùn)營的安全， 為了提高城市的科技化發(fā)展，相關(guān)負(fù)責(zé)人必須將傳統(tǒng)經(jīng)營方式與新技術(shù)相結(jié)合，注重利用各種智能技術(shù)手段，提高互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營效率，促進(jìn)精細(xì)化的增值服務(wù)發(fā)展。智慧車站仍然是今后發(fā)展的重點(diǎn)方向，相關(guān)科研人員需任重而道遠(yuǎn)，除突破數(shù)據(jù)聯(lián)通障礙外，還需要重新界定站點(diǎn)服務(wù)功能，理解乘客新需求，并由業(yè)務(wù)流程管理過程優(yōu)化，提高乘客的乘坐體驗(yàn)，從而開辟城市發(fā)展的新大陸。